Устройство ТЭЦ и технологический процесс получения горячей сетевой воды на ТЭЦ.

На рис. 3.13 показана упрощенная технологическая схема производства электроэнергии и тепла на ТЭЦ.

Технология производства электроэнергии на конденсационной ТЭС и ТЭЦ практически не отличаются, поэтому в этой части совпадают. Мало того, когда ТЭЦ не отпускает тепла (например, летом или сразу же после ввода в эксплуатацию, когда тепловые сети еще не готовы), она работает просто как конденсационная ТЭС.

Главное отличие ТЭЦ от ТЭС состоит в наличии на ТЭЦ водонагревательной (теплофикационной) сетевой установки. Остывшая в теплопри­емниках тепловой сети обратная сетевая вода поступает к сетевым насосам I подъема СН-I. Насосы повышают давление сетевой воды, исключая ее закипание при нагреве в сетевых подогревателях и обеспечивая ее прокачку через сетевые подогреватели. Из сетевого насоса СН-I сетевая вода последовательно проходит через трубную систему сетевых подогревателей СП-1 и СП-2. Нагрев сетевой воды в них осуществляется теплотой конденсации пара, отбираемого из двух отборов паровой турбины. Отбор пара осуществляется при таких давлениях, чтобы температура его конденсации в сетевом подогревателе была достаточной для нагрева сетевой воды .

Нагретая в СП-1 и СП-2 сетевая вода поступает к сетевым насосам II подъема, которые подают ее в пиковый водогрейный котел ПВК и обеспечивают ее прокачку через всю или часть (до теплонасосной станции) тепловой сети. Для нагрева сетевой воды в ПВК в него от ГРП подается газ, а от дутьевого вентилятора — воздух. Нагретая до требуемой темпе­ратуры сетевая вода (прямая) подается в магистраль прямой сетевой воды и из него — тепловым потребителям.

Второе существенное отличие турбоустановки отопительной ТЭЦ от ТЭС состоит в использовании не конденсационной, а теплофикационной паровой турбины — турбины, позволяющей выполнять большие регулируемые отборы пара на сетевые подогреватели, регулируя их давление (т.е. нагрев сетевой воды и ее расход).

       7.Схема водоподогревательной установки ТЭЦ.

Одной из главных задач ТЭЦ является нагрев требуемого количества обратной сетевой воды W_с.в с температурой t_o.c до температуры прямой сетевой воды t_п.с. Таким образом, режим работы ТЭЦ по отпуску тепла с сетевой водой диктуется потребителем тепла — тепловой сетью — и должен в неукоснительном порядке выполняться ТЭЦ.

Нагрев сетевой воды на ТЭЦ до одной и той же температуры t_п.c можно осуществить разными способами.

Самый простой, но и самый неэкономичный способ — это нагрев воды с помощью редукционно-охладительных установок (РОУ). Обратная сетевая вода поступает к РОУ, питаемой от паропровода свежего пара. Часть свежего пара, поступающего к каждой паровой турбине, редуцируется и направляется в сетевой подогреватель (СП), где, конденсируясь, передает теплоту конденсации сетевой воде. По существу, в этом случае на ТЭЦ параллельно с паровой конденсационной турбиной как бы установлена котельная с дорогостоящим энергетическим паровым котлом на высокие параметры пара, иногда сверхкритического давления, с дорогостоящей РОУ, арматурой и теплообменником. Поэтому такой способ нагрева сетевой воды должен использоваться только в случае крайней необходимости, например, при выводе из работы паровой турбины и необходимости выработки тепла.

Другим способом является использование теплоты конденсации пара низкого давления, отбираемого из турбины после того, как он прошел большую ее часть и выработал механическую энергию. Однако и при этом необходимо отбирать пар достаточно высокого давления, особенно для получения необходимой температуры прямой сетевой воды. Поэтому в большинстве случаев для нагрева сетевой воды на ТЭЦ используются водоподогревателъные установки, принципиальная тепловая на В состав водоподогревательной установки входят:

· сетевые подогреватели;

· система насосов, обеспечивающая циркуляцию сетевой воды через водоподогревательную установку и теплосеть (или ее часть);

· паропроводы отопительных отборов, снабжающие сетевые подогреватели паром из турбины;

· система эвакуации конденсата греющего пара из сетевых подогревателей;

· система удаления неконденсирующихся газов из сетевых подогревателей, препятствующих хорошей передаче теплоты от конденсирующегося пара к сетевой воде.

На современных ТЭЦ для нагрева сетевой воды обычно используются два сетевых подогревателя, через которые нагреваемая сетевая вода проходит последовательно. Сначала она поступает в «нижний» подогреватель СП-1, в который поступает пар «ниже по течению» в турбине, т.е. при меньшем давлении, а затем в «верхний» сетевой подогреватель СП-2, в который поступает пар с большим давлением. При работе двух сетевых подогревателей реализуется двухступенчатый нагрев сетевой воды, который более экономичен, чем одноступенчатый (т.е. с использованием только одного сетевого подогревателя — верхнего).

Обратная сетевая вода из магистральных трубопроводов различных районов города подается в один или несколько станционных коллекторов 9 обратной сетевой воды. Из этого коллектора питаются все водонагревательные установки ТЭЦ, каждая из которых работает от своей турбины. В конечном счете, все водонагревательные установки работают на один или несколько напорных коллекторов 7 прямой сетевой воды, откуда она разводится на отопление районов города.

Сетевая вода из магистрали обратной сетевой воды ТЭЦ сетевыми насосами CH-I первого подъема подается к нижнему сетевому подогревателю СП-1, который питается паром из выходного патрубка ЦВД (это нижний теплофикационный отбор). В некоторых режимах сетевую воду можно предварительно подогреть в так называемом встроенном пучке 14 конденсатора.

Конденсатор теплофикационной турбины отличается от конденсатора турбины конденсационной тем, что в нем выделено определенное количество охлаждающих трубок с отдельным подводом и отводом охлаждающей (или нагреваемой) воды. В зимний период, когда требуется большое количество тепла, регулирующий клапан 5 перед ЦНД турбины закрывают почти полностью, для того чтобы почти весь поступающий в турбину пар направить в сетевые подогреватели. Однако для того, чтобы рабочие лопатки ЦНД не разогрелись до недопустимой температуры от трения о неподвижную плотную паровую среду, через ЦНД пропускают небольшое количество пара. Во встроенный пучок подают небольшое количество сетевой или подпиточной воды теплосети, а в трубки основного трубного пучка 13 циркуляционная охлаждающая вода не подается. Конденсирующийся на трубках встроенного пучка пар передает свое тепло конденсации сетевой воде. Конденсатор в таком режиме работает как подогреватель сетевой воды.

Продолжим рассмотрение схемы, показанной на рис. 4.1. После СП-1, если температура сетевой воды соответствует требованию температурного графика тепловой сети, то она через байпасные линии (через задвижку 6) сетевыми насосами СН-II второго подъема направляется в напорную магистраль 7 прямой сетевой воды ТЭЦ. Если нагрев воды недостаточен, то сетевая вода подается в СП-2, обогреваемый паром с большим давлением и соответственно с более высокой температурой конденсации. В большинстве случаев сетевая вода, пройдя через оба подогревателя, нагреется до 100—110 °С. Поэтому при необходимости иметь еще более высокую температуру сетевой воды, например, в очень холодное время, ее после нагрева в двух подогревателях направляют в ПВК. В нем сжигается дополнительное топливо, и вода нагревается до 140—200 °С в соответствии с потребностями конкретного теплового графика.

Паропроводы 2 отопительных отборов подают пар из турбины в подогреватели. Главное требование к ним — малое гидравлическое сопротивление. Поэтому их выполняют большим числом (обычно 1—4), большого диаметра (вплоть до 1300 мм), минимальной протяженности (сетевые подогреватели размещают прямо под турбиной) и с минимальным количеством арматуры.

Конденсат греющего пара СП-2 по каскадной схеме сбрасывается в СП-1, а из него с помощью сливного на­соса 8 он закачивается в систему регенерации.

К сожалению, в тепловых сетях теряется определенное количество сетевой воды. Поэтому на ТЭЦ устанавливается специальная подпиточноя установка теплосети. Сырая вода из сливного водовода 3 конденсатора группой параллельных насосов 7 подается к химводоочистке ХВО, а из нее — в специальный вакуумный (или атмосферный) деаэратор 10. Греющей средой в деаэраторе является сетевая вода, нагретая в СП-1 и СП-2. Поскольку давление сетевой воды составляет 0,8 МПа, а температура — 60—100 °С, то при ее подаче в деаэратор, находящийся под вакуумом, она вскипает. Образующийся пар нагревает химически очищенную воду до температуры насыщения, при которой выделяются растворенные газы. Затем очищенная и деаэрированная вода подпиточными насосами 15 подается в коллектор 9 обратной сетевой воды ТЭЦ, к которому параллельно подсоединяются подпиточные установки, описанные выше.